(xem thêm Thông số kỹ thuật polymer® PTFE và polymer® FEP & PFA ) Tính chất cơ học của PTFE thấp so với các loại nhựa khác, nhưng tính chất của nó vẫn ở mức hữu ích trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -100°F đến +400°F (- 73°C đến 204°C).
Đặc tính điển hình của nhựa Fluoropolymer polymer® PTFE
Chịu nhiệt độ
Nhiệt độ trên 77°C không thuận lợi cho các thành phần của hầu hết các chất đàn hồi và nhựa, trong khi PTFE chịu được nhiệt độ cao tới 260°C.Ngay cả dưới 77°C, nếu kết hợp axit ăn mòn kim loại và dung môi hữu cơ, lớp lót và các thành phần của PTFE thường được ưa thích hơn vì chất đàn hồi và các loại nhựa khác thường thiếu khả năng chống phồng lên và làm mềm dung môi.
Độ trơ hóa học
Theo độ trơ hóa học, chúng tôi muốn nói rằng nhựa PTFE fluorocarbon có thể tiếp xúc liên tục với chất khác mà không có phản ứng hóa học nào có thể phát hiện được.Nhìn chung, nhựa PTFE fluorocarbon có tính trơ về mặt hóa học.Tuy nhiên, tuyên bố này, giống như tất cả các khái quát hóa, phải đủ điều kiện nếu nó hoàn toàn chính xác.Tuy nhiên, việc đánh giá sẽ không dẫn đến nhầm lẫn nếu người ta ghi nhớ những thông tin cơ bản về đặc tính của nhựa PTFE.
Bản tóm tắt mô tả thông thường của các dữ liệu thử nghiệm khác nhau có thể gây hiểu nhầm, vì nó có thể gộp các loại hành vi “Hóa học” khác nhau về cơ bản lại với nhau.Nếu muốn mô tả rõ ràng thì phải phân biệt rõ ràng giữa các phản ứng hóa học và các hoạt động vật lý như sự hấp thụ.Mô tả phải cho phép người dùng tính đến mối quan hệ qua lại giữa các đặc tính vật lý và hóa học có thể ảnh hưởng đến một ứng dụng cụ thể.
Ví dụ, nhựa PTFE sẽ không bị ảnh hưởng khi ngâm trong nước cường toan.Tuy nhiên, nếu nhiệt độ và áp suất của thuốc thử này cao thì khả năng hấp thụ các thành phần của thuốc thử vào nhựa cũng sẽ tăng lên.Những biến động tiếp theo, chẳng hạn như mất áp suất đột ngột, có thể gây tổn hại về mặt vật lý do sự giãn nở của hơi hấp thụ trong nhựa.Rõ ràng, khi chúng ta nói về các tính chất hóa học của PTFE, chúng ta phải phân biệt rõ ràng giữa các phản ứng hóa học, như chúng ta đã thể hiện dưới dạng “Khả năng tương thích hóa học” và các tác động vật lý, chẳng hạn như “sự hấp thụ” kết hợp với ứng suất cơ học và nhiệt.
Trong nhiệt độ sử dụng bình thường, nhựa PTFE bị rất ít hóa chất tấn công thay vì lập bảng các hóa chất tương thích với chúng.Những chất phản ứng này là một trong những chất oxy hóa và chất khử mạnh nhất được biết đến.Natri nguyên tố tiếp xúc chặt chẽ với fluorocarbon sẽ loại bỏ flo khỏi phân tử polymer.Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong các dung dịch khan để ăn mòn bề mặt của PTFE sao cho nhựa có thể được liên kết dính.Các kim loại kiềm khác (kali, lithium, v.v.) phản ứng tương tự.
Trong một số trường hợp ở hoặc gần nhiệt độ giới hạn sử dụng được đề xuất là 260°C đối với TFE & PFA và 204°C đối với FEP, một số hóa chất ở nồng độ cao đã được báo cáo là phản ứng với PTFE.Cuộc tấn công tương tự như ăn mòn natri đã được tạo ra ở nhiệt độ cao như vậy bởi 80% NaOH hoặc KOH, hydrua kim loại như boran (ví dụ B2H6), nhôm clorua, amoniac (NH3), và một số amin (R-NH2) và imin ( R = NH).Ngoài ra, sự tấn công oxy hóa chậm đã được quan sát thấy ở axit nitric 70% dưới áp suất ở 250°C.Cần phải có thử nghiệm đặc biệt khi đạt đến các điều kiện khử hoặc oxy hóa cực đoan như vậy.
Hấp thụ
Ngược lại với kim loại, nhựa và chất đàn hồi hấp thụ lượng vật liệu khác nhau mà chúng tiếp xúc, đặc biệt là chất lỏng hữu cơ.Độ hấp thụ trong PTFE thấp bất thường và phản ứng hóa học giữa nhựa và các chất khác là rất hiếm (với một số trường hợp ngoại lệ đã được đề cập trước đó).Tuy nhiên, khi khả năng hấp thụ kết hợp với các hiệu ứng khác, đặc tính này có thể ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của các loại nhựa này trong môi trường hóa học cụ thể.Ví dụ, nếu xảy ra những biến động nhanh chóng về nhiệt độ hoặc áp suất, có thể tạo ra các tình huống gây tổn hại vật chất.Phạm vi nhiệt độ sử dụng rộng hơn đối với nhựa PTFE khiến chúng dễ gặp phải loại hư hỏng vật lý này thường xuyên hơn các loại nhựa khác.
Để giải thích, chúng ta hãy xem xét thử nghiệm “chu trình hơi nước” được mô tả trong tiêu chuẩn ATSM* đối với ống lót.Các mẫu ống lót phải chịu hơi nước 0,8MPa (125 psi), xen kẽ với nước lạnh áp suất thấp, thực sự gây ra biến động nhiệt và áp suất rất nghiêm trọng.Điều này được lặp lại trong 100 chu kỳ.Hơi nước tạo ra một gradient áp suất và nhiệt độ xuyên qua lớp lót gây ra sự hấp thụ một lượng nhỏ hơi nước ngưng tụ thành nước bên trong thành lớp lót.Khi giải phóng áp suất hoặc khi đưa hơi nước trở lại, nước bị giữ lại có thể nở ra thành hơi gây ra lỗ chân lông siêu nhỏ ban đầu.Áp suất lặp đi lặp lại và chu kỳ nhiệt làm giãn nở các lỗ nhỏ, cuối cùng gây ra các vết phồng rộp chứa đầy nước có thể nhìn thấy bên trong lớp lót.Các tiêu chuẩn ASTM lưu ý rằng các vết phồng rộp không ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của ống lót - độ dày rào cản hóa học vẫn còn nguyên.
Có các biện pháp ăn mòn làm giảm mức độ nghiêm trọng của vết phồng rộp.Cách nhiệt của ống lót hoặc bình chứa làm giảm độ dốc nhiệt độ trong lớp lót, do đó thường ngăn ngừa sự ngưng tụ và sự giãn nở sau đó của chất lỏng được hấp thụ.Nó cũng làm giảm tốc độ và mức độ thay đổi nhiệt độ, do đó giảm thiểu hiện tượng phồng rộp.Vì vậy, bằng cách giảm lượng nhựa, vật liệu cách nhiệt có thể mang lại biện pháp bảo vệ trong nhiều trường hợp.Việc bảo vệ bổ sung có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các quy trình vận hành hoặc thiết bị hạn chế tốc độ giảm áp suất hoặc tăng nhiệt độ của quá trình.
Thẩm thấu
Thẩm thấu là một yếu tố liên quan chặt chẽ đến sự hấp thụ, nhưng nó cũng là một chức năng của các hiệu ứng vật lý khác, chẳng hạn như khuếch tán và nhiệt độ.Trong hơn 20 năm kinh nghiệm với ống lót PTFE, số lượng hư hỏng do sự thẩm thấu của hơi ăn mòn sau đó là sự ăn mòn của bộ phận hỗ trợ là rất ít.Độ dày lớp lót từ 1,27 đến 6,35mm cần thiết cho độ bền vật lý ở nhiệt độ cao làm giảm khả năng thẩm thấu đến mức thường chỉ được xem xét nhỏ.Bởi vì có rất nhiều biến số ảnh hưởng đến sự thẩm thấu, nên việc sử dụng dữ liệu tính thấm trong phòng thí nghiệm thu được từ màng polyme mỏng làm cơ sở để lựa chọn lớp lót polyme fluoroplastic cụ thể là sai lầm.Với một số ngoại lệ, sự khác biệt về tính thấm giữa các loại nhựa dẻo ít ảnh hưởng đến hiệu suất của đường ống và thiết bị được chế tạo.Hiệu suất được kiểm soát chủ yếu bởi thiết kế, chế tạo và kiểm soát chất lượng.Do đó, mối quan tâm hàng đầu thường là khả năng hấp thụ, vì đây là đặc tính thể hiện rõ nhất khả năng sử dụng của nhựa fluorocarbon trong môi trường hóa học nhất định.
Trong các lớp lót không có giới hạn, điều quan trọng là khoảng trống giữa lớp lót và bộ phận đỡ phải được thông ra khí quyển, không chỉ cho phép một lượng hơi thấm thoát ra ngoài mà còn ngăn chặn sự giãn nở của không khí bị mắc kẹt làm xẹp lớp lót.Ngoài ra, các lỗ thông hơi này còn được sử dụng để kiểm tra kiểm soát chất lượng của ống lót và như một thiết bị an toàn để chỉ ra sự rò rỉ trong trường hợp ống lót bị hư hỏng.Sự sụp đổ của lớp lót thường được cho là do sự thẩm thấu trong khi trên thực tế nguyên nhân chính là do xuất hiện chân không trong dòng quy trình.Các nhà sản xuất ống lót công bố khả năng chống chân không ở nhiệt độ định mức ở các kích cỡ và độ dày lớp lót khác nhau, nhưng đôi khi cần phải ngăn ngừa chân không quá mức bằng các tính năng thiết kế và quy trình vận hành.
Thời gian đăng: Feb-14-2019